Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ТВЕРДОСТИ СЕМЯН БОБОВЫХ ТРАВ

Изобретение относится к экологии, в частности к луговодству и может найти применение при подсеве трав на деградированных, эрозионноопасных землях.

Известен способ, при котором семена обрабатывают лазером с длиной волны 632,8 нанометров (патент №2286037, опубликован 27.10.2007, МПК А01С 1/00). Однако воздействие на семена (в особенности бобовых трав, характеризующихся твердой оболочкой) лазером с такой длиной волны является недостаточно эффективным, поскольку излучение аппаратов, работающих в диапазоне видимого света, проникает в биоткани на меньшую глубину и уже на первых миллиметрах теряет свою когерентность и поляризованность.

Известен также способ, при котором семена подвергают однократному полифакторному облучению магнито-инфракрасно-лазерным аппаратом «РИКТА» с частотой повторения импульса 1000 Гц и экспозицией 18-20 минут на расстоянии 1-1,5 см от объекта (патент 2377752, опубликован 10.01.2010, бюл. 1, МПК А01С 1/00).

Однако в известном способе недостаточно снижается твердость семян, особенно дикорастущих видов, собранных в естественных фитоценозах для размножения и выведения сортов лугопастбищного направления.

Наиболее близким техническим решением является способ, где перед обработкой семян облучают воду ультрафиолетовым излучением 24-38 минут, после чего замачивают семена в облученной воде в течение 48-50 минут (патент 2084100, опубликован 20.07.1997, МПК А01С 1/00).

Однако способ-прототип не достаточно эффективен при обработке твердых семян. Кроме того, для осуществления способа необходимы лампы высокомощного излучателя, что может нарушить эндосперм, вызвать мутационный эффект и изменение генотипа обрабатываемых семян.

Технический результат - повышение эффективности способа и снижение твердости семян бобовых трав.

Техническое решение заявленного объекта заключается в том, что в отличие от способа-прототипа водный раствор парааминобензойной кислоты в концентрации 0,1% подвергают однократному низкоинтенсивному рентгеновскому облучению в течение 10-15 секунд при константной мощности экспозиционной дозы облучения 100-120 Р/с, после чего семена бобовых трав замачивают в облученной воде на 1-1,5 часа.

Способ осуществляется следующим образом. Парааминобензойную кислоту (ПАБК) растворяют в горячей воде при температуре 70-80°С в концентрации 0,1%. Водный раствор ПАБК подвергают облучению рентгеном в течение 10-15 секунд при константной мощности экспозиционной дозы облучения 100-120 Р/с.

ПАБК является антимутагеном и, как фенотипический активатор, обладает широким воздействием на разные таксономические единицы: растения, животные, насекомые, микроорганизмы. ПАБК является фактором роста для многих биологических объектов, в том числе и для семян бобовых трав. Подвергаясь облучению, водный раствор ПАБК повышает энергию ферментативного катализа на определенных этапах онтогенеза, тем самым сообщает генотипу дополнительную сопротивляемость, пластичность и продуктивность, обеспечивая процесс пробуждения семян и способствуя реализации генетического потенциала.

Дозы облучения установлены экспериментальным путем. Критерием радиочувствительности растений в наших экспериментах служили: энергия прорастания, всхожесть, твердосемянность. Известно, что результативность рентгеновского облучения как способа предпосевной обработки семян зависит от многих факторов. Однако особое значение имеет специфика генотипа, определяющая биологические характеристики растения и влияющая на глубину покоя семян. В связи с этим необходим поиск оптимальных дозовых режимов облучения, особенно это касается дикорастущих видов естественных фитоценозов, имеющих высокий процент твердых семян, которые длительное время могут находиться в почве и не прорастать. Этот показатель важен для деградированных пастбищ, где выпадают из травостоя ценные высокобелковые бобовые травы: клевер, люцерна, эспарцет. Прямое облучение семян (без водного раствора ПАБК) может вызвать генетические нарушения, нарушить структуру зародыша, снижая тем самым энергию роста и всхожесть. Кроме того, прямое рентгеновское облучение семян не позволяет подготовить семена в достаточном объеме для посева. С помощью водного раствора ПАБК при предлагаемой дозировке можно обработать большее количество посевного материала, добавляя, при необходимости, стимуляторы азотфиксации клубеньковых бактерий.

При выдержке семян в облученном растворе в течение 1-1,5 часов наблюдается положительный эффект. При нахождении семян в растворе выше этого предела нарушается структура зародыша и тем самым снижается энергия прорастания и всхожесть. Эффект низкодозового рентгеновского облучения - радиационный гермезис - является следствием процессов цитогенетической адаптации, происходящих в семенах в ответ на стрессовое воздействие. Малые дозы эффектируют свойства мембран и цитозоля, не затрагивая генетический аппарат. Эффект радиостимуляции с помощью водного источника (раствора ПАБК) сопровождается изменением интенсивности разных процессов: фотосинтеза, транспорта ассимилянтов, накопления в клетках многих веществ, в том числе незаменимых аминокислот, повышением проницаемости клеточных мембран, изменением фитогормонального баланса, усилением углеводного, азотного и фосфорного обмена. Активное поглощение облученной воды семенами при набухании способствует ускорению прорастания, что особенно важно в условиях недостаточной влажности почвы. Семена бобовых трав, имеющие низкую энергию прорастания и слабую интенсивность начального роста, менее устойчивы к поражению в почве патогенной грибковой микрофлорой. Кроме того, семена с высокой энергией прорастания в полевых условиях дают 58% всходов, а с низкой - 12%. Обработка семян водным раствором ПАБК, подвергнутым рентгеновскому облучению в оптимальных дозах, позволяет раскрыть генетический и физиологический потенциал растений и обеспечивает максимальный стимулирующий эффект. Важно, что обработанные таким способом семена не являются носителями ионизирующего или иного типа излучений, а выросшие из них растения и полученная на сенокосах и пастбищах кормовая масса, не представляют опасности при работе с ними персонала во время полевых работ и при использовании в кормовых целях.

Пример 1. ПАБК - порошок белого цвета в количестве 10 г растворяли в горячей дистиллированной воде при температуре 70-80°С в 10 л воды. Остывшую воду подвергали рентгеновскому облучению на стационарной установке СиК-α в течение 10-15 секунд при константной мощности экспозиционной дозы 100-120 Р/с. Семена клевера замачивали в облученной воде в течение 1-го часа с последующим проращиванием в чашках Петри на фильтровальной бумаге, при постоянном температурном и световом режиме. В вариантах опытах определяли энергию прорастания, всхожесть, подсчитывали количество твердых семян.

Пример 2. В опыте использовали семена люцерны и эспарцета. Облучали водный раствор ПАБК (в емкости 50 л добавляли 5 кг ПАБК). Дистиллированная вода и растворенная в ней ПАБК размещалась в емкости высотой 5-7 см для достаточного и равномерного облучения водного раствора. В облученном растворе ПАБК в течение 1,5 часа замачивали семена каждого вида: люцерны 18 кг/га, эспарцета - 25 кг/га.

Результаты опытов сведены в таблицу (в среднем по трем культурам: клевер, люцерна и эспарцет).